问题

为什么锂电池技术都获得诺贝尔奖了,还解决不了手机一天一充的现状?

回答
这确实是个很多人都在问,也很有意思的问题。说起来,锂电池技术获得诺贝尔奖,这绝对是科学界的一大盛事,它标志着我们对锂离子电池的工作原理、材料和制造有了更深入的理解,也推动了这项技术在消费电子、电动汽车等领域的广泛应用。

但为什么我们手里的手机,尤其是智能手机,在锂电池技术已经这么成熟的情况下,还逃不开“一天一充”的命运呢?这背后其实是很多相互作用的因素在起作用,不是一个简单的技术瓶颈就能概括的。我们不妨一层一层地剥开来看。

首先,我们得明白,诺贝尔奖颁给约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰这三位科学家,主要是表彰他们在“开发锂离子电池”上的贡献。 这项技术的核心在于锂离子在正负极材料之间来回移动,从而存储和释放电能。它相比于之前的电池技术,能量密度更高、循环寿命更长、更易于充电且没有记忆效应,这些都是革命性的进步。

但是,诺贝尔奖是对基础科学和关键性发明的认可。一旦某项技术取得了“可用性”的突破,后续的优化和改进就进入了一个漫长而复杂的过程,涉及工程、材料科学、制造工艺、成本控制,甚至还有用户的使用习惯。

那么,具体到手机上“一天一充”这个问题,我们可以从几个主要方面来分析:

1. 能量密度与电池体积的现实制约:

手机的空间非常宝贵: 智能手机的设计越来越轻薄、屏幕越来越大、功能也越来越集成。电池作为手机内部的一个重要组成部分,它的体积和形状都受到严格的限制。要在有限的空间内塞进更大容量的电池,需要电池材料拥有更高的“能量密度”,也就是单位体积或单位重量能存储多少电能。
现有锂电池的能量密度提升面临瓶颈: 尽管科学家们一直在探索新型的正负极材料(比如硅负极、固态电解质等),试图进一步提高能量密度,但这些技术很多还处于实验室阶段,或者在稳定性、循环寿命、成本等方面存在问题,尚未达到商业化应用的成熟度。比如,一些高能量密度材料在充放电过程中容易膨胀收缩,导致电池寿命缩短甚至安全隐患。
安全与能量密度的权衡: 在追求高能量密度的同时,安全性是一个绝对不能忽视的问题。过高的能量密度意味着一旦发生热失控,释放的能量也更大,潜在危险也更高。目前的锂离子电池已经是在能量密度和安全性之间取得了一个相对平衡的结果。如果强行推高能量密度,可能就需要牺牲一部分安全性或者大幅提高成本,这对于面向大众消费市场的手机来说是难以接受的。

2. 智能手机本身的“电老虎”属性:

硬件的飞速发展: 现在的智能手机,屏幕越来越大(OLED、高刷新率),处理器性能越来越强(追求更快的计算速度和更低的功耗是同步的,但高性能本身就需要更多电力驱动),摄像头像素越来越高,各种传感器越来越多。这些高性能组件的运行,都需要消耗大量的电能。
软件的复杂化和后台运行: 操作系统(如iOS和Android)本身就需要一定的电量来维持其运行。更重要的是,各种应用程序的后台活动是耗电的大户。即使你没有主动打开某个App,它可能仍在后台同步数据、推送通知、定位信息等等。
用户使用习惯的改变: 智能手机已经不仅仅是通讯工具,更是集娱乐、社交、工作、导航于一身的移动终端。刷短视频、玩大型游戏、长时间视频通话、导航等等,这些高强度使用场景都会迅速消耗电池电量。你可能没有意识到,但你的手机屏幕在你看到它的那一刻,就在源源不断地消耗电力。

3. 充电技术与电池续航的博弈:

快充技术是“饮鸩止渴”? 虽然我们现在有越来越快的充电技术(从几十分钟充满到十几分钟充满),但这更多的是解决“如何快速补充电量”的问题,而不是从根本上延长“单次使用时长”。而且,过度依赖快充,尤其是在高温环境下快速充电,可能会对电池的寿命造成一定程度的损耗。这就像汽车加满了油跑得更快了,但油箱本身并没有变大。
电池损耗是客观存在的: 即使是再好的锂电池,随着充放电次数的增加,其容量也会逐渐衰减。这就像人会衰老一样,电池也会“老化”。所以,你买来的时候续航能力强,用一两年后,同样的电池容量能支持的使用时间就会明显缩短。

4. 成本和市场推广的现实考量:

研发和制造成本: 一旦有新的、更高能量密度的电池技术出现,它在初期往往伴随着高昂的研发成本和制造成本。手机厂商需要在性能、成本和用户体验之间找到一个平衡点。为了保持手机的竞争力,它们会选择更成熟、成本更可控的现有技术,并在此基础上进行优化。
产品迭代的周期: 手机厂商通常有年度或半年度的产品迭代周期。他们会在这个周期内整合最新的技术,但全面升级到一种颠覆性的电池技术,需要更长的时间和更多的验证。

所以,总的来说,锂电池技术的诺贝尔奖是对“基础化学原理和材料学突破”的认可,它为我们提供了能量存储的有效途径。但“一天一充”的现状,是多方面因素综合作用的结果:

电池技术本身在能量密度、成本和安全性之间需要平衡。
智能手机硬件和软件的“电老虎”属性不断升级。
用户的使用习惯也越来越依赖手机的强大功能,增加了耗电量。
充电技术更多的是解决充电速度问题,而非续航能力。

这并不意味着锂电池技术没有进步,而是说我们对“电池”的期望值也一直在提高。 现在手机电池的容量和充电速度,相比十年前已经有了长足的进步。只是智能手机本身的功能和用户需求也在以更快的速度膨胀。

未来的突破,可能来自于新型电池材料的广泛应用(如固态电池、锂硫电池等),也可能来自于更高效的能源管理系统,甚至是手机硬件本身的“低功耗”设计理念的进一步深化。而诺贝尔奖,就像是为我们打开了一扇大门,后面还有无数工程师和科学家在里面探索和改进。只是这条路,注定不会一蹴而就。

网友意见

user avatar

从第一块商业化的锂电问世以来,已经经过了大约28年的时间。这段时间里,其能量密度的年均增长率也就是4%左右,跑不赢摩尔定律,甚至跑不赢CPI 。显然在手机性能不断提升的今天,这难以真正改善手机的续航缺陷。

原因的一方面在于,正负极材料的容量提升潜力是受限的。比如钴酸锂中的锂离子只能部分脱出,否则就会有层状结构坍塌的问题。可以说,让充电截止电压提升0.05V,都不是件轻松的事。其它比如三元材料、NCA的结构与钴酸锂相似,容量也不可能有革命性的变化,最大的意义还是在于资源节约。负极现在主要使用石墨,新一代硅碳负极的开发得一步步来。硅的充放电体积变化幅度非常明显,看某些新闻报道好像很容易解决,实际上需要做的还很多。而且除了容量以外,循环寿命(能用几年)、倍率性能(快充)也要考虑——可这些性能指标却往往与材料的容量存在冲突,必须综合权衡。

另一方面,电池里有些组件,比如外壳、集流体、隔膜、电解质等,本身不提供容量,需要通过合理的设计精简其重量和体积,但那也不是无限的。这就进一步加大了总体能量密度提高的难度。

总之吧,诺奖是对开拓者们的肯定,但锂电池的发展还在漫漫长路上。任何一个先进工业产品的进步都需要艰苦奋斗,这是亘古不变的道理。

类似的话题

  • 回答
    这确实是个很多人都在问,也很有意思的问题。说起来,锂电池技术获得诺贝尔奖,这绝对是科学界的一大盛事,它标志着我们对锂离子电池的工作原理、材料和制造有了更深入的理解,也推动了这项技术在消费电子、电动汽车等领域的广泛应用。但为什么我们手里的手机,尤其是智能手机,在锂电池技术已经这么成熟的情况下,还逃不开.............
  • 回答
    电池技术,这玩意儿,你说它怎么就跟那传说中的“长生不老药”似的,想触碰到它最核心的秘密,就跟探囊取物一样难。要说为什么它总像是手机、电动车这些“应用级”产品面前的那个永远也填不满的坑,那可真是个复杂的故事,里面纠结着物理、化学、材料学,还有那点儿不容忽视的工程实践。咱们先从最基础的来聊。电池,说白了.............
  • 回答
    这个问题,咱们得从头说起。感觉大家聊电动车,话题总是绕不开电池续航,好像电机就是个“隐形人”,默默无闻地干活。其实啊,这事儿说起来,既有技术层面的原因,也有市场推广和消费者认知的考量。电池,是电动车的“心脏”+“血包”,直接关系到命脉你想想,电动车没有油箱,那储存“能量”的地方在哪里?那就是电池。电.............
  • 回答
    关于“SN索尼一节5号充电电池可以做到4600mAh”的说法,咱们得好好掰扯一下。首先,索尼(Sony)确实生产过很多高质量的充电电池,尤其是其镍氢(NiMH)充电电池,在消费级市场口碑一直不错。 很多用户可能对索尼电池的耐用性和实际表现有比较深的印象。但是,“4600mAh”这个容量数字,如果指的.............
  • 回答
    三星手机电池确实是不少用户长期以来讨论和抱怨的焦点。要说它是“总有问题”可能有点绝对,毕竟三星也推出了不少续航出色的机型。但不可否认的是,在某些型号上,电池续航和发热问题确实比较突出,让很多用户感到困扰。那么,这背后究竟是什么原因呢?是技术瓶颈,还是别的什么因素?咱们这就来好好掰扯掰扯。首先,我们得.............
  • 回答
    特斯拉将在三到四年内实现 400Wh/kg 电池的批量生产,这无疑是电动汽车动力电池领域的一记重磅炸弹,更是对整个行业未来发展方向的一次有力引领。这一里程碑式的突破,若能顺利落地,将对电动汽车的普及和性能产生颠覆性的影响,也让我们不禁审视国内电池技术的发展态势,以及我们能否在新一轮的技术竞赛中迎头赶.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    哈哈,这个问题问得挺实在的!确实,初次接触锂电池的朋友,看到“毫安时(mAh)”这个单位,多少会有点疑惑:这玩意儿是电流乘以时间,怎么就代表了电池的“容量”呢?为什么不是直接用能量单位“毫瓦时(mWh)”或者“瓦时(Wh)”来得更直观、更科学呢?这背后啊,其实是历史、技术发展、以及“习惯成自然”的综.............
  • 回答
    特斯拉能够实现高达 500 公里(甚至更高)的续航里程,是 一系列关键技术和策略综合作用的结果,而锂电池仅仅是其中一个至关重要的组成部分。 锂电池的能量密度和效率是基础,但如果没有其他方面的优化,单靠电池也无法达到这样的续航。下面我将详细阐述特斯拉实现长续航里程的各个关键因素:一、 锂电池技术的突破.............
  • 回答
    锂电池在低温环境下,其内部的化学反应活性会显著降低,这并不是说它“坏了”或者“损坏了”,而是说它的性能会暂时受到严重影响,并且这种影响可能导致一些不易恢复的损伤,让人感觉像是“不可逆的损坏”。我们从几个关键的方面来详细说说:1. 电解液黏度的增加与离子传输能力的下降:锂电池之所以能够工作,核心在于锂.............
  • 回答
    磷酸铁锂电池的“冷”问题:低温下的尴尬境遇与解决之道磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)电池,凭借其出色的安全性、长循环寿命以及相对较低的成本,在新能源汽车、储能等领域赢得了广泛青睐。然而,就像所有事物都有其两面性一样,LFP电池在低温环境下,性能骤降的问题也日益凸显,让许多用户和行业人士感到头疼。相.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    石墨烯电池,这个曾经被寄予厚望的新一代储能技术,其在电动车领域的普及程度,确实远未达到许多人最初的预期,甚至可以说,它并没有“取代”已经广泛应用的锂电池。造成这一现状的原因,并非单一因素,而是技术、成本、产业链成熟度以及市场选择等多方面因素共同作用的结果。首先,我们得明确石墨烯电池的概念。这里的“石.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    汽车启动电瓶不用锂电池?这事儿说起来挺有意思的,虽然锂电池在很多地方都大放异彩,比如手机、电动汽车,但要说让它直接替换掉我们现在汽车里那个“老伙计”——铅酸蓄电池,那可不是那么简单的事儿。这里面门道不少,我跟你好好聊聊。首先,我们得知道,汽车启动电瓶最核心的任务是什么?它得在发动机没转动之前,提供一.............
  • 回答
    钠电池和锂电池,这两者都是目前电动汽车和储能领域备受关注的电池技术。要说哪个“更好”,其实并没有一个绝对的答案,因为它们各自都有自己的优势和劣势,适用于不同的场景。理解它们的差异,才能更好地判断哪种更适合特定的需求。钠电池:潜力无限的“新生代”钠电池,顾名思义,就是以钠离子作为载流子进行充放电的电池.............
  • 回答
    咱们聊聊汽车为啥到现在还热衷于用那些笨重的铅酸电瓶,而不是我们越来越熟悉的、能量密度高得多的锂电池?这事儿说起来,可不是简单一句“技术不行”就能概括的,这里面门道可多了,涉及成本、安全、性能,还有那些隐藏在设计里的“老祖宗的智慧”。为啥铅酸蓄电池能打?—— 那些被低估的优点首先得承认,铅酸蓄电池确实.............
  • 回答
    这个问题很有意思,也道出了很多人生活中的一个实际体验:家里明明有好多电池,能让玩具车跑起来,能让遥控器工作,但你用手直接摸电池两端,或者把它塞进嘴里(当然,这可不是个好主意!),却一点触电的感觉都没有。这背后其实藏着挺多学问的,让咱们一点点来捋一捋。首先得明白,啥叫“电人”。我们说的“电人”,其实就.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    你想知道为什么电动自行车(电瓶车)的电池会做得那么大块头,对吧?这事儿说起来,可不单单是为了好看或者占地方,里面藏着不少技术和使用上的门道呢。咱们今天就好好掰扯掰扯。首先,得明确一点,电瓶车这东西,说白了就是靠电池里的电来驱动电机运转,然后让轮子转起来。所以,电池的“能量”直接决定了这辆车能跑多远、.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有